La mutation à l’origine de la maladie de Huntington (MH) correspond à une expansion anormale de glutamines sur la protéine huntingtine (HTT). La MH est caractérisée par des symptômes moteurs et cognitifs mais également des troubles psychiatriques tels que l’anxiété et la dépression.Au cours de ma thèse, j’ai montré que la HTT module le statut anxio-dépressif de la souris via ses phosphorylations aux sérines 1181/1201. En effet, l’ablation des phosphorylations sur la HTT endogène améliore significativement le phénotype anxio-dépressif de la souris. Chez la souris, cette modulation dépend d’une augmentation de la maturation et de la survie des nouveaux neurones dans l’hippocampe. En effet, l’irradiation focale de l’hippocampe, dans un contexte où les phosphorylations sont absentes, supprime la neurogenèse et la réduction du statut anxio-dépressif observée en l’absence de phosphorylations. Au niveau moléculaire, la HTT non phosphorylée accroît l’association des moteurs moléculaires et des vésicules de BDNF sur les microtubules, ce qui augmente les dynamiques et la libération du BDNF. Ceci active la voie de signalisation MAPK/CREB dans l’hippocampe, cette voie pouvant ainsi stimuler la neurogenèse.J’ai ensuite étudié le rôle de ces phosphorylations dans un contexte MH et j’ai démontré l’effet anxiolytique/antidépresseur de l’absence de ces phosphorylations.J’ai également montré le rôle de ces phosphorylations de la HTT au cours du développement du cortex embryonnaire.Les résultats obtenus au cours de ma thèse suggèrent que les mécanismes fondamentaux de neurogenèse sont régulés par la HTT et ses phosphorylations. De plus, ils identifient une nouvelle voie de modulation de l’anxiété/dépression faisant intervenir la HTT. / Huntington disease (HD) is a fatal neurodegenerative disorder associated with early psychiatric symptoms including anxiety and depression.During my thesis, I have demonstrated that huntingtin, the protein mutated in HD, modulates anxiety/depression-related behaviors through its phosphorylations at serines 1181 and 1201. Indeed, genetic phospho-ablation at serines 1181 and 1201 in mouse reduces basal levels of anxiety/depression-like behaviors in mouse. Suppression of neurogenesis by focal hippocampal irradiation abolishes this reduction of basal levels of anxiety/depression on some behavioral test demonstrating that neurogenesis is involved in this process. Ablation of HTT phosphorylations may stimulate neurogenesis through BDNF transport, release and signaling.I have also shown that ablation of phosphorylations on HTT is sufficient to ameliorate the anxiety/depression-like behavior of a mouse model of HD, which develops a behavior indicative of depression–like state.I have finally explored the role of HTT phosphorylation at serines 1181 and 1201 during brain development. During early steps of cortical neurogenesis, I have shown that ablation of HTT phosphorylations affects the mitosis of cortical progenitors, the fate of newly generated cells and the migration of new neurons.The results obtained during my thesis support the notion that HTT regulates key molecular mechanisms during neurogenesis both in adult and embryo. It also supports the notion that huntingtin participates to anxiety and depression-like behavior with potential consequences for the etiology of mood disorders and anxiety/depression in HD.

La dépression majeure (DM) est une pathologie complexe et hétérogène associée avec des altérations du réseau cérébral, une dérégulation de l’axe hypothalamus-pituitaire-surrénales et avec des déficits de la neurogenèse adulte hippocampique (NHA). De nombreuses évidences pointent sur l’implication de la NHA dans les troubles de l’humeur et les troubles anxieux, ce qui a conduit à la formulation de l’ « hypothèse neurogénique », laquelle postule que des neurones néo-formés dans l’hippocampe du sujet adulte sont impliqués dans l’étiologie et dans l’efficacité du traitement de la DM. L’objectif de cette étude a été de déterminer le rôle des neurones formés à l’âge adulte après que les animaux aient été exposés à un stress ainsi que les mécanismes sous-jacents. Nos résultats suggèrent que l’augmentation de la neurogenèse est suffisante pour estomper les effets d’un stress chronique au niveau comportemental et hormonal, et donc pour induire un effet de type antidépresseur, comportementalement et physiologiquement. Les effets surviennent sans doute via le noyau du lit de la strie terminale antéro-dorsale. / Major depressive disorder (MDD) is a complex and heterogeneous disorder hypothesized to be associated with alterations in brain circuitry, dysregulations of the hypothalamic–pituitary–adrenal axis and impairments in adult hippocampal neurogenesis (AHN). Multiple lines of evidence point to the involvement of AHN in mood and anxiety disorders, leading to the formation of the “neurogenesis hypothesis”, which postulates that adult-born hippocampal neurons are involved in the etiology and treatment efficacy of MDD. The purpose of this study was to determine the role of adult-born neurons after the onset of stress exposure and the mechanism that underlies the observed results. Our results suggest that increasing neurogenesis is sufficient to buffer against the effects of chronic stress on certain behavioral and endocrine levels and thus to display antidepressant-like effects, both behaviorally and physiologically. Adult-born neurons might have exerted some of their effects via the anteromedial division of the bed nucleus of the stria terminalis (BSTMA).

La maladie de Huntington (MH) est une maladie neurodégénérative héréditaire autosomique dominante. Elle résulte d'une expansion anormale de glutamines (polyQ) dans la partie N-terminale de la protéine huntingtine (HTT ; codé par HTT). La MH est caractérisée par la dysfonction et la mort de cellules neuronales dans le cerveau, entraînant l'apparition de symptômes cognitifs, psychiatriques et moteurs, dévastateurs chez les patients. De nombreuses études sur des modèles animaux et cellulaires montrent que l'expansion polyQ dans la protéine mutante conduit à un gain de nouvelles fonctions toxiques, ainsi qu'à la perte de fonctions neuroprotectives de la protéine sauvage. Pendant ma thèse, je me suis intéressée à la description et à la validation fonctionnelle d'un nouvel outil pour étudier la HTT : pARIS-htt. pARIS-htt est un gène synthétique construit pour faciliter le clonage et le marquage de la protéine HTT totale. En utilisant différentes approches cellulaires, nous avons montré que pARIS-htt peut remplacer le rôle de la HTT endogène dans le transport de vésicules du Golgi ainsi que du brain derived neurotrophic factor (BDNF). La version mutante de pARIS-htt ne peut pas restaurer cette fonction. Parallèlement, nous avons généré deux variants de pARIS-htt avec soit une délétion dans la région d'interaction de la HTT avec la dynéine, moteur moléculaire se dirigeant vers l'extrémité négative des microtubules, soit avec la huntingtin associated protein 1 (HAP1), l'un de ses interacteurs. Dans les expériences de remplacement du gène, aucun des deux mutants n'a restauré le transport vésiculaire.Un autre aspect de ma thèse a été d'étudier le rôle de la HTT au cours de la mitose. Nous avons mis en évidence l'importance de la HTT dans le contrôle de l'orientation du fuseau. Cette fonction est perdue lorque la HTT est mutée, mais restaurée lorsque celle-ci est phosphorylée par Akt à la sérine 421. Le contrôle de l'orientation du fuseau est particulièrement important durant la neurogénèse puisque cette orientation ainsi que le mode de division sont impliqués dans la détermination des devenirs cellulaires. Cette fonction de la HTT est conservée chez la D. melanogaster.Cette étude a donc permis de mieux comprendre les fonctions de la HTT, et de proposer de nouvelles cibles thérapeutiques pour traiter la MH.

L'hypothalamus joue un rôle crucial dans le contrôle de l'homéostasie énergétique. Chez l'adulte, cette zone est plastique afin de s'adapter rapidement aux pressions environnementales. Ces remodelages hypothalamiques sont perturbés lors de pathologies métaboliques comme l'obésité. Nous nous sommes demandé si un régime gras provoquant des pathologies de surcharges à long terme, provoquait des modifications rapides du réseau hypothalamique chez l'individu adulte. Pour répondre à cette question, nous avons mis en place un modèle de souris présentant une réponse homéostatique rapide à un régime gras, et nous avons évalué deux types de plasticités hypothalamiques: la plasticité synaptique et la neurogenèse. Nos résultats montrent une stimulation des neurones anorexigènes dès les 3 premiers jours sous régime. Ce phénomène implique la polysialisation de la protéine d'adhésion NCAM. Nous avons également démontré que le remaniement de ces connexions synaptiques s'accompagne d'une augmentation de la prolifération cellulaire. Le blocage de cette prolifération avec l'anti-mitotique araC empêche la réponse homéostatique et accélère de manière drastique l'apparition de l'obésité. Ceci suggère que les nouvelles cellules produites sont essentielles pour le maintien de l'équilibre énergétique. Ces nouvelles cellules se différencient majoritairement en neurones quelque soit le régime, mais le régime gras va diriger la maturation des nouveaux neurones vers un phénotype anorexigène. Nos expériences montrent que suite à un déséquilibre énergétique, l'hypothalamus subit une succession de modifications plastiques conduisant à un rapide rétablissement de l'homéostasie énergétique

La stimulation cérébrale profonde (DBS) du gyrus cingulaire subgénual est actuellement en coursd'évaluation comme nouvelle cible thérapeutique chez les patients souffrant de dépression majeure.Afin de caractériser les mécanismes sous-jacents l'action de la DBS, et plus particulièrement, lapossible implication du système glial, les effets de la stimulation du cortex préfrontal infralimbique surplusieurs marqueurs précliniques de la réponse antidépressive ont été évalués chez le rat. Ce travailde thèse, en utilisant des approches électrophysiologiques, immunohistochimiques etcomportementales, montre que la DBS aigue (130 Hz, 150 μA) induit des comportements pseudoantidépresseurs(évalués dans le test de nage forcée) qui sont associés à une augmentation del'activité des neurones 5-HT du raphé dorsal et de la neurogenèse du gyrus denté. De plus, la DBSaigue est capable de renverser les effets du stress sur la métaplasticité synaptique hippocampique.Par ailleurs, la DBS à plus faible intensité (20 μA, 130 Hz) induit des effets pro-cognitifs, i.e. unefacilitation de la plasticité synaptique au sein de l'hippocampe dorsal et une amélioration desperformances mnésiques des rats dans le test de reconnaissance d'objet. De façon importante, ceseffets neurobiologiques sont prévenus par une lésion pharmacologique gliale avec la gliotoxine Lalpha-aminoadipic acid. Ensemble, nos données in vitro et in vivo soulignent pour la première fois lerôle crucial des astrocytes dans les mécanismes d'action de la DBS. Cette étude propose donc quel'intégrité du système glial au niveau le site de stimulation est un pré-requis majeur afin d'optimiserl'efficacité de la DBS

Les cellules souches/progénitrices sont douées d'une forte plasticité cellulaire qui leur permet de développer, de maintenir et de régénérer organes ou tissus dans lesquels elles résident. Ces processus requièrent l'intégration de signaux moléculaires et environnementaux qui influencent leur comportement et leur devenir. La perturbation de l'un de ces mécanismes régulateurs aboutit à une perte de contrôle des cellules souches/progénitrices pouvant entraîner le développement de pathologies cancéreuses. De ce fait, la connaissance des éléments cellulaires et moléculaires régulant la biologie des cellules souches/progénitrices est nécessaire pour l'emploi éventuel de ces cellules en médecine régénérative et pour une avancée dans les traitements anti-cancéreux.<br />La protéine IQGAP1, que nous avons étudiée dans le cerveau dans un contexte physiologique et pathologique, s'est révélée être un nouveau marqueur de cellules souches/progénitrices normales et tumorales. A travers une étude comparative de souris sauvages et iqgap1-/-, nous avons analysé les propriétés et le comportement in vivo comme in vitro des cellules souches/progénitrices neurales. Nous avons démontré qu'IQGAP1 joue un rôle dans la neurogenèse adulte en régulant la migration des cellules progénitrices neurales en réponse au VEGF, facteur pléïotropique intervenant notamment dans la neurogenèse et l'angiogenèse tumorale. D'autre part, dans un contexte tumoral de gliomes humains et chimio-induits chez le rat, la caractérisation de cette protéine dans des cellules souches/progénitrices tumorales au sein de tumeurs malignes a permis d'attribuer un rôle putatif à la protéine IQGAP1 dans l'expansion tumorale par la dissémination de ces cellules cancéreuses. L'identification et la caractérisation de tous les mécanismes environnementaux régulant la motilité et la migration des précurseurs neuraux normaux pourraient s'avérer utile pour la compréhension des mécanismes d'invasion tumorale et pour le développement de thérapies anti-cancéreuses plus efficaces.

Les pathologies dépressives se caractérisent par des symptômes hétérogènes impliquant de nombreuses régions cérébrales. L'une d'entre elles, l'hippocampe, est le siège d'un processus physiologique, appelé neurogenèse, qui, chez l'adulte, serait impliqué dans l'étiologie de la dépression et la réponse au traitement antidépresseur.L'objectif de ce travail a été d'étudier le rôle des 4 étapes du processus de neurogenèse hippocampique dans l'action des antidépresseurs dans un modèle physiopathologique de la dépression, chez la Souris adulte.

Les maladies à polyglutamines (polyQ) sont des maladies neurodégénératives héréditaires dominantes causées par une expansion de CAG traduite en longue expansion de polyglutamine dans la protéine correspondante. Ces maladies comprennent l’ataxie spinocérébélleuse 7 (SCA7) et la maladie de Huntington (MH) causées par une expansion de polyQ dans les protéines ataxine-7 (ATXN7) et huntingtine (htt), respectivement. Les souris SCA7 et MH développent des rétinopathies similaires suggérant des pathomécanismes communs toujours inexpliqués. Durant ma thèse, j’ai trouvé qu’en réponse à la toxicité des polyQ, les photorécépteurs (PR) perdent leur différenciation alors que d’autres migrent ou meurent. De plus, cette mortalité cellulaire active la prolifération des cellules gliales de Müller et leur différenciation en PR. Récemment, j’ai trouvé que l’ATXN7 et la htt se trouvent dans le cil primaire et leur mutation mène à une perte des protéines endogènes des cils associée à des défauts du cil. / Polyglutamine (polyQ) disorders are dominantly inherited neurodegenerative disorders caused by the expansion of CAG repeats translated into long polyQ tracts in the corresponding proteins. These diseases include Spinocerebellar ataxia 7(SCA7) and Huntington’s Disease (HD), caused by polyQ expansion ataxin-7 (ATXN7) and huntingtin (htt), respectively. SCA7 and HD mouse models develop similar retinopathies suggesting common pathomechanisms. In my thesis, I found that, in response to polyQ toxicity, SCA7 photoreceptors (PR) undergo several cell fates ranging from their deconstruction, to their migration and their death. Moreover, this cell death activates the proliferation of Müller glial cells and their differentiation into PR like cells. The pathomechanisms underlying HD and SCA7 are still unknown. Recently, I found that ATXN7 and htt are localized to the PR cilia and that the mutant proteins lead to a progressive loss of the wild-type proteins that correlates with defects in the PR cilia.

Au cours de la différenciation neuronale, les gènes proneuraux induisent l'expression de nombreux gènes appartenant à différentes familles. Deux de ces familles constituent l'intérêt de cette étude à savoir les facteurs de transcription à doigts à zinc Myt/NZF et IA1/INSM1. Chez le xénope, il a été démontré que XMyT1 coopère avec les facteurs bHLH afin d'induire la neurogenèse de manière insensible à la voie de signalisation Delta/Notch (Bellefroid et al. 1996). Son mode d'action n'est pas connu et nécessite d'être approfondi afin de mieux comprendre son rôle au cours de la neurogenèse. Lors d'expériences utilisant un gène rapporteur, la protéine XMyT1 a été décrite comme activateur de la transcription tandis que la protéine orthologue NZF3 chez le rat se comporte comme répresseur de la transcription (Yee et al. 1998). Récemment, il a été rapporté que les protéines NZF1 et NZF2 chez la souris interagissent avec le corépresseur Sin3& / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La cellule microgliale, seule cellule du système immunitaire résidant en permanence dansle système nerveux central, a un rôle important dans le développement cérébral. Elle participe à l’élagage des neurones en développement, via le marquage des épines dendritiques à éliminer par les facteurs du complément. Certaines régions cérébrales continuent à produire des neurones à l’âge adulte. Chez le rongeur, des néo-neurones sont ainsi générés dans la zone sous-ventriculaire tout au long de la vie et migrent vers le bulbe olfactif où ils s’intègrent au réseau pré-existant. Le but de ce travail est de caractériser l’implication de la microglie dans le développement et l’élagage des neurones nés dans le système olfactif de la souris à l’âge adulte. Pour ce faire, nous avons combiné des méthodes d’étude du comportement, d’immunohistochimie, de microscopie confocale et d’analyse d’images pour explorer les interactions entre microglie et neurones bulbaires dans un contexte normal ou pathologique : déafférentation olfactive, inflammation par les lipopolysaccharides (LPS) bactériens, dérégulation de l’axe hypothalamus-pituitaire-adrénal ou déficience génétique en complément C3 (C3−/−). Nous avons découvert que la microglie phagocyte préférentiellement les néo-neurones nés à l’âge adulte par rapport aux neurones néonataux, et que cette tendance s’accentue encore en cas de déafférentation sensorielle. Ainsi, la microglie façonne le réseau neuronal du bulbe en fonction des expériences sensorielles. La densité d’épines dendritiques est peu impactée par l’activation microgliale, et n’est pas modifiée par l’absence de complément C3. Cela suggère que l’élagage des néo-neurones du bulbe olfactif pourrait ne pas mettre en jeu la microglie et le complément C3. En conclusion, ce travail de thèse montre l’importance de la microglie dans la régulation du taux de neurogenèse bulbaire en fonction de l’activité sensorielle. L’implication de la microglie dans les mécanismes de plasticité neuronale ouvre des perspectives de recherche pour des thérapies ciblées sur les cellules microgliales. / Microglia are resident immune cells in the central nervous system. They participate in the pruning of developing neurons. Complement factors are key markers of the dendritic spines to eliminate...